一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器技术

本发明专利技术公开了一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器,其微电网用双向变流器包括蓄电池组、逆变模块、DSP控制系统、第一电感、电容、第二电感、第一联络开关和第二联络开关，所述微电网用双向变流器的直流输入端接储能蓄电池组，逆变模块的交流输出经过第一电感和电容滤波，一方面通过第一联络开关接本地负载，另一方面通过第二电感和第二联络开关连接到微电网上。采用本发明专利技术一方面实现微电网内有功功率和无功功率的可控流动，优化储能系统配置、提高储能蓄电池组寿命，以及微电网各区域内能量合理分配；另一方面充分利用已有的电力变流器装置和技术，实现模块化组网、分布式接入，扩容简单，利于微电网技术的推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可再生能源分布式发电微电网领域，特别地涉及一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器。
技术介绍
光伏发电、风力发电、生物质发电、海洋能发电等可再生能源发电技术得到了广泛的关注和应用。在海岛，牧区、小城镇等缺电或无电地区，采用太阳能等可再生能源发电对于解决能源短缺、推动节能减排目标的实现具有重要的社会现实意义。为了充分利用分布式可再生能源资源，采用微电网技术将分布式电源和分布式负载联结起来，既实现发电的就近使用、减少能量传输损耗，又能实现微电网内部区域的能量可控流动，相互支援，实现微电网系统经济优化运行。独立微电网由于与公用市政电网没有连接，缺乏公用市政电网提供的大容量电压支撑，因此独立微电网运行的首要任务就是要建立稳定可靠的电压参考。微电网内的能量来源主要为可再生能源，如太阳能，风能等，可再生能源发电具有不确定、随机特性，负载用电也具有随机特性，因此微电网内必须具有能量平衡单元，如储能蓄电池、后备发电机等。当可再生能源发电大于负载用电时，将多余的能量储存在蓄电池内，当可再生能源发电小于负载用电时，储能蓄电池放电以提供能量缺额、平抑潮流的波动。目前常用的大容量储能蓄电池技术主要基于化学储能，为了提高蓄电池使用寿命，有必要对蓄电池进行可控充放电。另一方面为了提供稳定可靠的电能质量，有必要把随机波动的可再生能源发电在微电网内部进行合理的分配，以减少能量冲击幅度。目前常用的微电网技术，大多数仍然是采用提高蓄电池组容量的方法，来平抑中小型微电网潮流的波动，没有根据微电网发电容量、负荷特性以及电力变流器装置的特性来优化配置储能系统容量，蓄电池组的充放电一般处于不可控状态，蓄电池寿命短，系统效率低，成本高。采用微电网技术因地制宜的利用了分散的可再生能源资源，实现了能量的高效综合利用以及系统优化。微电网的联网模式目前既有直流微电网，也有交流微电网，但是已有的案例均涉及到多种特定的电力变换装置开发或复杂的控制方法，微电 网组成繁杂，扩容难，不利于推广利用。因此现有技术有待于进一步改进。
技术实现思路
本专利技术提出了一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器，旨在解决微电网模块化组网以及微电网内功率的可控流动及优化调度问题。本专利技术的技术方案如下:一种微电网用双向变流器，其包括蓄电池组、逆变模块、DSP控制系统、第一电感、电容、第二电感、第一联络开关和第二联络开关，所述微电网用双向变流器的直流输入端接储能蓄电池组，逆变模块的交流输出经过第一电感和电容滤波，一方面通过第一联络开关接本地负载，另一方面通过第二联络开关连接到微电网上，所述DSP控制系统连接逆变模块，用于PWM控制，所述蓄电池组构成微电网的储能单元和功率调节单元，实现功率在各个蓄电池组之间的可控流动。所述的微电网用双向变流器，其还包括第二电感，所述微电网用逆变器的交流输出端一方面通过第一联络开关接本地负载，另一方面通过第二电感和第二联络开关连接到微电网上。一种采用上述的微电网用变流器的微电网组网，其包括:至少一个微电网用变流器、至少一个光伏并网逆变器、负载和微电网监控中心，所述微电网用变流器、光伏并网逆变器和负载均连接至微电网的输电网络拓扑结构中，所述微电网监控中心分别连接各个微电网用变流器和光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器还连接光伏阵列单元，所述微电网用变流器为双向变流器。所述的微电网组网，其中，微电网用双向变流器通过微电网上层调度控制单元的组网指令直接闭合或断开第一或第二联络开关使其运行在并网或离网状态，实现多个微电网用双向变流器并网运行的模块化、分布式组网及快速响应。所述的微电网组网，其中，所述光伏并网逆变器均采用最大功率跟踪算法，将即时产生的最大光伏能量以电流源的形式注入到微电网中。所述的微电网组网，其中，所述组网采用光纤传输公共同步脉冲，微电网用双向变流器在并网或离网运行时均 以公共同步脉冲作为锁相参考。所述的微电网组网，其中，所述网络拓扑为直线型或环型；所述光伏并网逆变器为通用的并网逆变器，所述光伏单元可替换为风力或燃料电池；所述微电网用双向变流器为组建单相微电网的单相双向变流器或组建三相微电网的三相双向变流器。。所述的微电网组网，其中，所述微电网用双向变流器在并网或离网运行时均采用输出电压调幅调相控制，通过统一的控制结构，实现了两种运行模式无缝切换，离网运行时仍能不间断对本地负载供电。所述的微电网组网，其中，微电网用双向变流器的DSP控制系统与微电网控制中心通讯，接收双向变流器运行模式指令、双向变流器与微电网第二联络开关处的有功功率及无功功率设定值指令、以及第二联络开关处有功无功功率实测值。一种采用上述的微电网用变流器的微电网组网控制方法，其中:公共同步脉冲由微电网监控中心产生，采用光纤传输公共同步脉冲，微电网用双向变流器以公共同步脉冲作为锁相参考，实现多机的模块化、分布式接入，在微电网用双向变流器离网运行时，第二联络开关断开，双向变流器正弦波输出电压幅值参考值设定为恒定值，双向变流器输出电压的正向过零点与同步脉冲上升沿以零度相差锁相；在微电网用双向变流器并网运行时，第二联络开关闭合，双向变流器正弦波输出电压幅值参考值由无功功率偏差信号进行比例积分调节得到；双向变流器输出电压的正向过零点与同步脉冲上升沿以相角差进行锁相，相角差由有功功率偏差信号进行比例积分调节得到。本专利技术提供的一种微电网用双向变流器及其组网方法的有益效果为:基于公共的同步脉冲参考，该独立微电网用逆变器可实现微电网模块化、分布式接入组网和微电网内功率可控流动及优化调度。微电网用逆变器并网和离网运行均采用统一的输出电压调幅调相控制结构，运行模式无缝切换，既可实现多模块的联网运行，离网时本地模块仍可不间断对本地负载供电。其一方面实现微电网内有功功率和无功功率的可控流动，优化储能系统配置、提高储能蓄电池组寿命，以及微电网各区域内能量合理分配；另一方面充分利用已有的电力变流器装置和技术，实现模块化组网、分布式接入，扩容简单，利于微电网技术的推广应用。附图说明图1为本专利技术实施例的微电网的组成结构示意图。图2为本专利技术实施例的微电网用双向变流器的组成结构示意图。图3为本专利技术实施例的微电网同步脉冲连接示意图；图4为本专利技术实施例的微电网用双向变流器的控制框具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明:参见图1为本专利技术实施例的独立微电网的组成结构示意图。其包括:第一微电网用变流器a、第二微电网用变流器b、第三微电网用变流器C、第一光伏并网逆变器1、第二光伏并网逆变器2、负载和微电网监控中心，所述第一微电网用变流器a、第二微电网用变流器b、第三微电网用变流器C、第一光伏并网逆变器1、第二光伏并网逆变器2和负载均连接至微电网的输电网络拓扑结构中，所述微电网监控中心分别连接第一微电网用变流器a、第二微电网用变流器b、第三微电网用变流器C、第一光伏并网逆变器I和第二光伏并网逆变器2。所述微电网用变流器为双向变流器。参见图2为独立微电网用双向变流器的组成结构示意图，所述微电网用双向变流器包括蓄电池组、逆变模块、DSP控制系统、第一电感L1、第二电感L2、电容C、第一联络开关Kl和第二联络开关K2，所述微电网用逆变器的直流输入端接储能蓄电池组，逆变模块的交流输出通过第一电感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网用双向变流器，其特征在于，包括蓄电池组、逆变模块、DSP控制系统、第一电感、电容、第二电感、第一联络开关和第二联络开关，所述微电网用双向变流器的直流输入端接储能蓄电池组，逆变模块的交流输出经过第一电感和电容滤波，一方面通过第一联络开关接本地负载，另一方面通过第二联络开关连接到微电网上，所述DSP控制系统连接逆变模块，用于PWM控制，所述蓄电池组构成微电网的储能单元和功率调节单元，实现功率在各个蓄电池组之间的可控流动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张先勇，舒杰，吴昌宏，宋香荣，周龙华，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：